基于IP的报文传输方式易于跨网传输、配置简单、通用性好。基于IP的常用的传输层协议有TCP和UDP:TCP传输信息时需要先建立连接,建立连接的3次握手机制所需时间较长、实时性差,且只能实现单播通信方式;UDP不用建立连接可直接传输信息,传输速度快,且能实现广播、多播、单播多种通信方式,特别适合传输数据量小、实时性要求高以及终端数量多的应用场合。
基于UDP的高效性,可将GOOSE报文映射到UDP协议,通过IP网络进行传输,以方便其在配电自动化中的实现,称为GOOSE over UDP,其协议栈见图3。
图3 GOOSE over UDP 通信协议栈
采用该映射方式的GOOSE可以实现配电网中关键报文的实时传输,但由于UDP是无连接的,不能保证报文传输的可靠性。发布方在发送报文前无法及时获知此时的网络以及订阅方的运行状态,也无法得知订阅方是否正确接收到报文,故需要采用Goose快速重发机制来确保报文的可靠性。采用该映射方式可以使STU之间的快速跳闸命令、状态量变化报文的传输时延小于20ms。
6工程配置方法
变电站内的IEC 61850工程配置方式是基于模型文件的静态配置,其将IED能力描述文件ICD和系统规范描述文件SSD汇总配置后再生成具体的IED配置文件CID并下载到IED,是一种从上到下的配置方式,这符合变电站自动化系统IED数量有限、建设时间集中的特点。
配电自动化系统的IED数量巨大,建设往往是分批、分区、分阶段完成,安装和维护的应用场景多,所以应用IEC 61850工程配置时不仅需要支持从上到下的配置方式,也应该支持从下到上的配置方式。从下到上的配置方式是指现场安装配置好IED设备后,IED设备采用自动发现和注册的机制进行自动识别并将配置信息上传给主站的配置方式。为支持分布式控制应用,配电自动化系统IED配置需要增加拓扑信息的配置。配电自动化系统配置和维护流程的参考模型见图4。
图4 配电自动化系统配置过程
7结语
主动配电网的运行和控制需要配电自动化设备支持互操作。配电自动化系统与变电站自动化系统差异较大,IEC 61850应用于配电自动化领域时,在数据模型、通信服务映射、馈线拓扑信息表达、实时数据的快速传输和工程配置方法等问题上都需要根据配电自动化系统的特点进行扩展、完善,才能使配电自动化设备实现互操作和即插即用。